Номер 2, страница 14 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 1. Внутренняя энергия. Параграф 3. Способы изменения внутренней энергии. Вспомните - номер 2, страница 14.

Условие.

Что такое внутренняя энергия тела?

Решение.

Внутренняя энергия тела — это одна из фундаментальных характеристик термодинамической системы, которая определяется состоянием этой системы. Она представляет собой сумму всех видов энергии, связанных с внутренним состоянием тела, в отличие от его механической энергии как целого.

Внутренняя энергия $\text{U}$ складывается из двух основных компонентов:

1. Кинетическая энергия хаотического (теплового) движения частиц (атомов, молекул, ионов), из которых состоит тело. Эти частицы находятся в непрерывном беспорядочном движении. Чем выше температура тела, тем больше средняя скорость движения его частиц и, следовательно, тем больше их кинетическая энергия. Эта энергия включает в себя энергию поступательного, вращательного и колебательного движения частиц.

2. Потенциальная энергия взаимодействия частиц друг с другом. Эта энергия обусловлена силами притяжения и отталкивания между частицами (например, межмолекулярными силами). Величина потенциальной энергии зависит от среднего расстояния между частицами и, следовательно, от агрегатного состояния вещества (газ, жидкость, твердое тело) и его объема.

Таким образом, внутреннюю энергию можно выразить как сумму кинетической и потенциальной энергий всех частиц системы:

$U = E_{кин} + E_{пот}$

Важно отметить, что внутренняя энергия не включает в себя:

• Кинетическую энергию движения тела как единого целого.

• Потенциальную энергию тела во внешних полях (например, в поле тяготения Земли).

Например, когда мы поднимаем камень, его потенциальная энергия в поле тяжести увеличивается, но его внутренняя энергия не меняется (если температура остается постоянной).

Для идеального газа, в модели которого силами взаимодействия между молекулами пренебрегают, потенциальная энергия взаимодействия считается равной нулю. Поэтому внутренняя энергия идеального газа равна сумме кинетических энергий хаотического движения всех его молекул и зависит только от температуры. Для одноатомного идеального газа она вычисляется по формуле:

$U = \frac{3}{2}\nu RT = \frac{3}{2}\frac{m}{M}RT$

где $\nu$ — количество вещества, $\text{m}$ — масса газа, $\text{M}$ — молярная масса, $\text{R}$ — универсальная газовая постоянная, а $\text{T}$ — абсолютная температура.

Изменить внутреннюю энергию тела можно двумя способами (согласно первому закону термодинамики):

1. Совершая работу над телом или когда тело само совершает работу. Например, при сжатии газа его внутренняя энергия увеличивается.

2. Путем теплопередачи (теплообмена) без совершения работы. Например, при нагревании тела на плите его внутренняя энергия увеличивается.

Ответ: Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии хаотического движения всех частиц (молекул, атомов), из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. Она является функцией состояния системы и не включает механическую энергию тела как целого.